LampSolar Sterownik Fotowoltaniczny

Transkrypt

1 1/8 LampSolar Sterownik Fotowoltaniczny Charakterystyka sterownika Współpraca z ogniwem od 1W do 100W Układ zabezpieczenia akumulatora Dwa wyjścia mocy w tym jedno PWM Programowanie trybów załączania Pomiar napięć, prądów i energii Rejestracja energii Niski własny pobór prądu ok. 300uA Wyświetlacz LCD Obudowa do montażu na szynę 35mm Temperatura pracy od -20 C do 40 C LampSolar jest sterownikiem mikroprocesorowym współpracującym z ogniwem fotowoltanicznym i akumulatorem (żelowy lub samochodowy 12V). Zadaniem tego sterownika jest ładowanie akumulatora energią uzyskaną przez ogniwo słoneczne. Sterownik czuwa nad prawidłowym ładowaniem akumulatora, tak by nie nastąpiło jego przeładowanie oraz chroni go przed całkowitym rozładowaniem. Pozwala to na zwiększenie żywotności akumulatora. Wartości progowe napięć ładowania i rozładowywania są programowalne przez użytkownika. Układ posiada dwa wyjścia mocy. Jedno z tych wyjść jest wyjściem PWM (modulacja szerokości impulsu) pracującym z częstotliwością 128Hz służącym do regulacji mocy wyjściowej. Regulacja ta odbywa się programowo, a poziom średniego napięcia wyjściowego jest ustalany przez użytkownika. Ponadto wyjście to posiada pętlę sprzężenia zwrotnego, która jest wykorzystana do regulacji proporcjonalnej z ograniczonym przyrostem. Wyjście PWM może być użyte do regulacji intensywności świecenia dołączonych lampek, diod LED itp.. Zastosowanie regulatora proporcjonalnego oraz wyjścia PWM pozwoliło uniknąć efektu słabnięcia mocy wyjściowej na skutek spadku napięcia na akumulatorze. Drugie wyjście jest wyjściem bezpośrednim z akumulatora, które jest odłączane, gdy napięcie na akumulatorze spadnie poniżej ustalonego progu. Dodatkowo wyjście pierwsze PWM posiada trzy programowalne tryby załączania (manualny, czasowy i zmierzchowy). LampSolar pozwala na bieżąco monitorować prąd ładowania i rozładowania akumulatora, napięcie na nim, średnie napięcie na wyjściu PWM, napięcie fotoogniwa oraz prąd płynący z ogniwa. Ponadto wbudowane są trzy liczniki energii tj. energii pobranej z ogniwa fotowoltanicznego, energii ładowania i energii rozładowania akumulatora. Nastawy sterownika oraz liczniki energii są przechowywane w pamięci nieulotnej EEPROM mikrokontrolera ATMega3290. Po odłączeniu zasilania układ pracuje przez około kilka sekund na wewnętrznym kondensatorze. Dodatkowo układ posiada możliwość rejestracji i przechowywania w pamięci RAM stanów liczników energii z ostatnich 32 dni. Cały sterownik jest zamknięty w obudowie na szynę 35mm, która to pozwala na montaż urządzenia w szafach sterowniczych.

2 2/8 Instrukcja obsługi sterownika LampSolar 1. Sposób podłączenia sterownika Wszystkie połączenia są dokonywane za pomocą złącz zaciskowych. Ogniwo fotowoltaniczne o napięci maksymalnym nie większym niż 18V i prądzie niż 8A należy bezpośrednio podłączyć do złącza Z2 zaciski OF przy czym '-' ogniwa należy podłączyć do zacisku OF-, a '+' ogniwa do zacisku OF+. Akumulator podłączamy bezpośrednio do złącza Z3 zaciski AK- i AK+. Analogicznie jak w przypadku ogniwa, '-' akumulatora należy podłączyć do zacisku AK-, a '+' akumulatora do zacisku AK+. Sterownik posiada dwa wyjścia mocy, przy czym jedno z nich Z4 (zaciski O1- i O1+) jest wyjściem z regulacją PWM o częstotliwości 128Hz. Drugie wyjście, złącze Z9 (zaciski O2- i O2+) jest wyjściem typu załącz wyłącz służącym do bezpośredniego zasilania urządzeń z akumulatora. Opis pracy tych wyjść można znaleźć dalej w instrukcji. OF-, OF+ - ogniwo fotowoltaniczne AK-, AK+ - akumulator O1-, O1+ - wyjście nr 1 - PWM O2-, O2+ - wyjście nr 2

3 3/8 2. Dobór akumulatora LamSolar jest przystosowany do współpracy z akumulatorem kwasowym lub żelowym o napięciu 12V. Pojemność akumulatora powinna być odpowiednia dla mocy ogniwa fotowoltanicznego. Zaleca się przyjęcie akumulatora, którego maksymalny prąd ładowania z fotoogniwa w ciągu godziny nie spowoduję większego naładowania niż 0,1 pojemności akumulatora. Przykład: Dla ogniwa o mocy 48W napięciu znamionowym 12V (prąd znamionowy 4A) należy przyjąć akumulator o pojemności nie mniejszej niż 40Ah. Zaleca się zastosowanie dwukrotnie większego o pojemności 80Ah. Dla każdego akumulatora należy określić odpowiednie parametry, których opis znajduje się dalej w instrukcji w punkcie Obsługa sterownika LampSolar Sterownik w stanie normalnym wyświetla bieżący czas w trybie 24 godzinnym. Do tego stanu sterownik zawsze przechodzi po około minucie od ostatniego naciśnięcia klawisza. 3.1 Wybór pracy sterownika trybu załączania Po krótkim naciśnięciu górnego przycisku na czole obudowy wchodzimy do menu wyboru trybu pracy załączania wyjścia O1 PWM. Zmianę trybu dokonujemy dolnym przyciskiem i zatwierdzamy górnym. a) Tryb załączania ręcznego MANU Po wybraniu tego trybu kolejne naciśnięcie przycisku górnego umożliwia nam załączenie lub wyłączenie wyjścia O1 PWM - naciskając przycisk dolny. Naciśnięcie górnego przycisku powoduje wyjście z ustawień i załączenie lub wyłączenie wyjścia O1. Wyjście O1 PWM załączone Wyjście O1 PWM wyłączone b) Tryb załączania zegarem AUTO Po wybraniu tego trybu wyjście O1 PWM jest załączane zgodnie z ustawionym czasem TON (na temat ustawiania dalej w instrukcji), a wyłączane zgodnie z ustawionym czasie TOFF. c) Tryb załączania zmierzchowego ALS Po wybraniu tego trybu wyjście O1 PWM jest załączane gdy poziom natężenia światła z czujnika zmierzchowego jest mniejsza od programowalnej progowej wartości LS w zakresie od 10 do 90. Wyjście O1 jest wyłączane gdy natężenie światła z czujnika przekroczy wartość LS.

4 4/8 3.2 Programowanie ustawień Aby wejść do menu programowania należy przytrzymać górny przycisk przez około 5 sekund. Przemieszczanie po zmiennych parametrach dokonujemy naciskając krótko górny przycisk, a wybór parametru, który chcemy zmienić naciskając krótko dolny klawisz. a) Ustawienie zegara - ZEGR Ustawienie zegara przebiega dwu etapowo. Najpierw minuty zmieniamy naciskając lub trzymając przycisk dolny. Aby zmienić godziny naciskamy krótko przycisk górny i analogicznie jak w przypadku minut przyciskiem dolnym dokonujemy ustawienia godzin. Naciskając przycisk górny przechodzimy z powrotem do menu programowania. b) Ustawienie czasu załączania - TON Ustawianie czasu TON jest analogiczna do ustawiania zegara ZEGR. Czas ten jest wykorzystywany do załączania wyjścia O1 PWM w trybie AUTO. c) Ustawienie czasu załączania - TOFF Ustawianie czasu TOFF jest analogiczna do ustawień dwóch ostatnich parametrów Czas ten jest wykorzystywany do wyłączania wyjścia O1 PWM w trybie AUTO. d) Ustawienie napięcia wyłączenia ładowania akumulatora - UMAX Napięcie wyłączenia ładowania akumulatora ustawiamy naciskając dolny przycisk lub go trzymając. Napięcie to możemy ustawić w zakresie od UMIN do 15,00V. Naciskając przycisk górny przechodzimy z powrotem do menu programowania. Napięcie wyłączenia akumulatora jest to napięcie progowe po przekroczeniu którego następuje odłączenie źródła ładowania akumulatora (fotoogniwa). Ważne jest właściwe ustawienie tego parametru by nie uszkodzić akumulatora patrz dane producenta. e) Ustawienie napięcia włączenia ładowania akumulatora - UMIN Napięcie UMIN ustawiamy analogicznie jak UMAX w zakresie od 10,00V do UMAX. Spadek napięcia na akumulatorze poniżej tej wartości powoduje ponowne załączenie źródła ładowania akumulatora. Progi napięcie UMAX i UMIN na akumulatorze tworzą pętle histerezy, aby uniknąć ciągłego załączania i wyłączania ładowania. Parametry te należy dobrać odpowiednio dla akumulatora. Zwykle przyjmuję się napięcie UMAX=14,30V a UMIN=13,00V nie mniej jednak wartość tych napięć zależy od typu akumulatora i wartości podanych przez jego producenta.

5 5/8 f) Ustawienie napięcia wyłączenia wyjść O1 i O2 - UOFF Napięcie wyłączenia wyjść ustawiamy analogicznie jak poprzednie napięcia w zakresie od 10,00V do UON. Spadek napięcia poniżej tej wartości powoduje odcięcie wyjść O1 i O2 bez względu na tryb pracy. Parametr ten jest istotny by nie dopuścić do całkowitego rozładowania akumulatora co może skutkować utratą jego pojemności. g) Ustawianie napięcia zezwalającego na załączanie wejścia O1 i załączające wyjście O2 - UON Napięcie to ustawiamy analogicznie jak poprzednie napięcia w zakresie od UOFF do 15,00V. Gdy napięcie na akumulatorze przekroczy ustaloną wartość UON wówczas jest załączane wyjście O2 oraz w zależności o trybu i stanu wyjście O1 zgodnie z opisem w punkcie 3.1. Zwykle przyjmuję się napięcia UOFF=11,20V i UON=14,00V nie mniej jednak należy sprawdzić czy producent akumulatora nie określił ich inaczej. h) Ustawianie napięcia wyjścia PWM O1 - UPWM Napięcie to ustawiamy analogicznie jak poprzednie napięcia w zakresie od 3,00V do 12,50V. UPWM jest napięciem średnim wyjścia O1 pracującego z modulacja szerokości impulsu PWM o częstotliwości 128Hz. Załączanie wyjścia O1 jest uzależnione od trybu pracy opisanego w punkcie 3.1. Napięcie wyjścia O1 nie jest filtrowane. i) Ustawianie maksymalnego prądu ładowania akumulatora - IMAX Prąd ten ustawiamy podobnie jak ustawiane są napięcia w zakresie od 0,20A do 9,80A z krokiem co 0,2A. W sytuacji gdy prąd ładowania przekroczy wartość IMAX następuję odłączenie wyjść O1 i O2 oraz ładowania akumulatora. Jednocześnie zgłaszany jest błąd ERR1 patrz zgłaszanie błędów w punkcie 3.4. j) Ustalenie maksymalnego prądu obciążenia akumulatora - IMIN Prąd ten ustawiamy analogicznie do napięć od -9,8A do -0,2A. Znak minus oznacza, że prąd wypływa z akumulatora. W chwili przekroczenia ustalonego prądu IMIN co do wartości bezwzględnej zostają odcięte wyjścia O1 i O2, ładowanie akumulatora oraz zgłoszony jest błąd ERR1. k) Ustalenie progu natężenia światła załączającego wyjście O1 w trybie ALS - LS Parametr ten ustawiamy w zakresie od 10 do 90. Służy on do wyznaczenia progu natężenia światła przy którym ma zostać załączone wyjście O1 w trybie ALS. Im mniejsza wartość tego parametru tym bardziej próg przesuwa się w stronę mniejszego natężenia światła. l) Przywrócenie ustawień pierwotnych (domyślnych) DEF Po wybraniu tej funkcji dolnym klawiszem zmieniamy na ON lub OFF co oznacza odpowiednio przywrócenie lub nie parametrów domyślnych. Przywrócenie parametrów domyslych następuje w chwili naciśnięcia

6 6/8 górnego przycisku. Uwaga: Wybranie tej funkcji powoduję skasowanie liczników energii. m) Przeglądanie zarejestrowanych stanów liczników energii - REJ Po wybraniu tej funkcji dolnym klawiszem możemy podglądnąć kolejno zarejestrowane stany liczników energii. Dokładny opis w punkcie 3.6 Naciskając kolejny raz górny przycisk wracamy do stanu pracy normalnej sterownika (wyświetlany czas). Wszystkie nastawy są przechowywane w nieulotnej pamięci EEPROM. 3.3 Przeglądanie parametrów W każdej chwili pracy sterownika istnieje możliwość podglądnięcia pomiarów napięć, prądów, oraz stanu liczników energii. Aby podglądnąć te wartości sterownik musi być w stanie normalnej pracy (zegar). Naciskając krótko dolny przycisk na wyświetlaczu będą kolejno wyświetlane wartości: a) napięcie na fotoogniwie b) napięcie na akumulatorze [V] c) napięcie na wyjściu O1 PWM [V] d) prąd z fotoogniwa [A] e) prąd akumulatora [A] może być ze znakiem '+' co oznacza ładowanie lub ' ' prąd rozładowania f) natężenie światła mierzone z fotoogniwa od 0 (ciemno) do 127 (jasno) g) wartość energii z fotoogniwa [kw] h) wartość energii władowanej do akumulatora [kw] i) wartość energii pobranej z akumulatora [kw] 3.4 Zgłoszenia błędów Sterownik LampSolar może zgłosić dwa rodzaje błędów: a) Przekroczenie dopuszczalnych prądów ERR1 Zgłoszenie tego błędu następuje gdy prąd obciążenia lub prąd ładowania akumulatora przekroczy ustawiona wartość odpowiednio IMIN i IMAX. Podczas zgłoszenia tego błędu następuje odłączenie ładowania akumulatora oraz odłączenie wyjść O1 i O2. Kasowanie błędu polega na przyciśnięciu jednocześnie przycisku dolnego i górnego. b) Odłączony akumulator EER2 Zgłoszenie tego błędu jest spowodowane odłączeniem akumulatora. Sterownik posiada wewnętrzny kondensator o dużej pojemności pozwalający na prace układu przez około 15 minut. Podczas zaniku napięcia (odłączenia akumulatora) następuję przepisanie liczników energii do pamięci EEPROM. Podobnie jak przy zgłoszeniu EER1 następuje odłączenie ładowania i wyjść O1 i O2. Kasowanie błędu odbywa się automatycznie w momencie ponownego podpięcia akumulatora. 3.5 Wyjścia O1 i O2 Wyjście O1 jest to wyjście z modulacją szerokości impulsu PWM pracujące z częstotliwością 128Hz. Sposób załączania tego wyjścia zależy od trybu opisanego w punkcie 3.1. Napięcie wyjściowe PWM nie jest filtrowane, a jego wartość średnia jest ustalana programowalnym

7 7/8 parametrem UPWM. Wyjście O2 jest wyjściem typu załącz wyłącz. Jest ono załączane (na zaciskach napięcie akumulatora) gdy napięcie na akumulatorze przekroczy zaprogramowana wartość UON i wyłączane (stan wysokiej impedancji) gdy napięcie na akumulatorze spadnie poniżej wartości UOFF. 3.6 Rejestracja energii Rejestracja stanów liczników energii wykonywana jest dokładnie o północy każdego dnia. Przeglądanie zarejestrowanych stanów liczników energii odbywa się w menu programowania (punkt 3.2). Po wejściu do rejestracji (wybranie dolnym klawiszem funkcji REJ) pojawia się wartość 0000, która oznacza stan liczników z bieżącego dnia. Kolejne przyciskanie dolnego klawisza spowoduje wyświetlenie przypadającej na ten dzień (o godzinie 0:00) odpowiednio energii pobranej z fotoogniwa, energii władowanej do akumulatora oraz energii pobranej z akumulatora. Kolejne naciśnięcie dolnego klawisza spowoduje wyświetlenie wartości co oznacza wartości zarejestrowane dzień wcześniej. Analogicznie jak wcześniej możemy przeglądać stany liczników energii. Dolsze przyciskanie dolnego klawisza spowoduje wyświetlanie wartości z dni poprzednich do czyli stanu przed 31 dni. 3.7 Uwagi Oznaczenie tym symbolem produktu oznacza, że nie należy go wyrzucać razem z innymi odpadami. Może to spowodować negatywne skutki dla środowiska i zdrowia ludzi. Urządzenie powinno zostać poddane przetworzeniu lub recyklingowi. Użytkownik jest odpowiedzialny za dostarczenie zużytego sprzętu do wyznaczonego punktu gromadzenia zużytych urządzeń elektrycznych i elektronicznych. Szczegółowe informacje na temat recyklingu można uzyskać u odpowiednich władz lokalnych, w przedsiębiorstwie zajmującym się usuwaniem odpadów lub w miejscu zakupu produktu.

8 8/8 4. Schemat